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有機化合物の元素分析計算についての質問
- 有機化合物の元素分析の計算について質問されています。元素分析を行った化合物の炭素と水素の質量パーセント濃度が与えられており、その化合物の組成式を求める方法について知りたいとのことです。
- 通常、元素分析を行う際には、炭素と水素の比を整数比に変換することで組成式を求めることができます。しかし、質問者は整数比に変換する方法がわからず、他の条件から組成式を導き出すことができたと述べています。
- また、質問者は酸素が含まれる場合には酸素の原子数が最小となるような仮定をして考える方法を紹介していますが、炭素の数が不明な問題などでは具体的なアプローチ方法がわからないと述べています。最後に、他の方ならどのような思考をして答えを導き出すのか知りたいと質問しています。
- colocolocololon
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- 化学
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質問者が選んだベストアンサー
補足を受けて。 それでしたら、数をこなすのが良いかと思います。 初めての九九はなかなか覚えられなかったですが、すぐ出来るようになりましたよね。 あるいは因数分解も、問題をたくさん解いたらあんまり計算しなくてもパターンを覚えたりしますよね。 炭素数をC、水素数をHとすると、分子の質量は12C+Hになり、 炭素の質量パーセントは12C÷(12C+H)ですね。 で、アルカンならH=2C+2で、二重結合や環状構造があるとH=2Cになります。 するとどうでしょう、二重結合や環状構造が1つある、炭素と水素のみからなる化合物は炭素数に関わらず C:H=1:2 質量では6:1 質量パーセントでは85.7%:14.3%になります。 質量パーセントからだけでは、情報量が不足している、ということですね。 おっしゃるように、酸素があるなら酸素数を1か2にすればいいんですけどね。 アルコールっぽいなら1つーOHで、酸っぽい話があるなら2つーCOOHです。 1回、炭素の質量パーセントの表を作ってみればいいんじゃないですかね。 炭素数1なら75.0% 炭素数2なら80.0% 二重結合1つで85.7% 二重結合2つで92.3% 炭素数3なら81.8% 二重結合1つで85.7% 二重結合2つで90.0% みたいに。
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- Willyt
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大多数の炭素１原子の質量は１２（水素の１２倍という意味）、水素の１原子は１です。これを頭に叩き込んでおけばいいのです。そうすると質量で 炭素：水素が８７．８：１２．２なら原子数では８７．７／１２：１２．２になるのは明白ですよね。但し炭素には常に少量の同位元素が含まれているので、質量比だけでは厳密な原子数比は出ないのは当然で、それは近似値になります。しかしそれを考えることは高校程度の化学のレベルを超えるので必要ありません。では何故炭素の質量数が１２なのかということになります。ただこれを暗記しておく必要はなく、通常は問題に質量数は書かれることになっています。 さて、その質量数ですがこれは原子の質量は殆ど中性子と陽子の質量の和であるということと、元素が持つ中性子と陽子の数は決まっており、且つ、陽子と中性子の質量がほぼ同じだということが下敷きになっています。そうすと水素の原子核は陽子１個ですから、これを基準すれば原子の質量を簡単に表示できることになりますね。これが質量数と呼ばれるものなのです。炭素は中性子と陽子が合計１２個で原子核を構成しているということからその質量数が１２とされているのです。詳しくは陽子が６個と中性子が６個です。どうしてそれが判ったかが面白いのですが、長くなるのでここに書くのは控えます。
お礼
回答ありがとうございます しかし、おそらく、僕の書き方が悪かったのか、誤解されています(誤解させるような文脈を書いた僕が一方的にわるいのですが) 質問文の 僕はこれが分からず というのは、この手の問題が解けないのではなくて、計算で3:5が算出できなかったことを意図していました 要するに 87.8÷12=7.31… 12.2÷1=12.2 から簡単な整数比3:5であることをどうやって導き出すのか、ということを聞いています 今回は3:5と割合良心的な数字なので、炭素数は1かな？2かな？3かな？ といじくって行くうちに出てきそうですが…… 元素分析の原理はわかっています ちなみに、上の問題は京大の入試問題の最初にこれがでて来て、7.31:12.2をどう考えて3:5にするべきかがわかりません
- DJ-Potato
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基本的に炭化水素はアルカンをベースに考えます。 C:H=n:2n+2 二重結合や環状構造が1つにつき、Hが2つ減ります。三重結合は二重結合2つで数えますが。 だもんで、Hは基本的に偶数なんですよね。 Oはいくら入ってもCやHに影響しないし、Nは1つにつきHが1つ余計に入ります。 C:H=3:5なら、C3H5は考えずに、C6H10から考えます。 アルカンならC6H14なんで、二重結合か環状構造が2つありそうだな、って。 計算しててどうしてもおかしいなら、C12H20に思いを巡らせます。 出題者は、現実に存在しない物質で机上の空論で出題することはあまりないので、 炭素数はせいぜいドコサヘキサエン酸やエイコサペンタエン酸どまりじゃないでしょうか。 ちなみにアルカンは炭素数18くらいから常温で固体になります。
お礼
回答ありがとうございます しかし、おそらく、僕の書き方が悪かったのか、誤解されています(誤解させるような文脈を書いた僕が一方的にわるいのですが) 質問文の 僕はこれが分からず というのは、この手の問題が解けないのではなくて、計算で3:5が算出できなかったことを意図していました 要するに 87.8÷12=7.31… 12.2÷1=12.2 から簡単な整数比3:5であることをどうやって導き出すのか、ということを聞いています 今回は3:5と割合良心的な数字なので、炭素数は1かな？2かな？3かな？ といじくって行くうちに出てきそうですが…… 元素分析の原理はわかっています ちなみに、上の問題は京大の入試問題の最初にこれがでて来て、7.31:12.2をどう考えて3:5にするべきかがわかりません
お礼
そうですね、一回、表作ってみたいとおもいます！！ 丁寧にありがとうございました！ 入試まであと3日ですが、頑張ります！